KR102665406B1 - 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents
리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102665406B1 KR102665406B1 KR1020160046348A KR20160046348A KR102665406B1 KR 102665406 B1 KR102665406 B1 KR 102665406B1 KR 1020160046348 A KR1020160046348 A KR 1020160046348A KR 20160046348 A KR20160046348 A KR 20160046348A KR 102665406 B1 KR102665406 B1 KR 102665406B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- electrode active
- prepared
- same manner
- Prior art date
Links
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 195
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 23
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 16
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 98
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 66
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 57
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 28
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 21
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 21
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 21
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 21
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 description 21
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 21
- -1 LiCoO 2 Chemical compound 0.000 description 20
- 229940006116 lithium hydroxide Drugs 0.000 description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 15
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 12
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 11
- 229940010048 aluminum sulfate Drugs 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 9
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 9
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 9
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 description 5
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 5
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- PBKONEOXTCPAFI-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 PBKONEOXTCPAFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000003232 water-soluble binding agent Substances 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1F GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229920005993 acrylate styrene-butadiene rubber polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000005466 carboxylated polyvinylchloride Substances 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCC QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940008015 lithium carbonate Drugs 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052696 pnictogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920000973 polyvinylchloride carboxylated Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N propyl acetate Chemical compound CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- JYVXNLLUYHCIIH-UHFFFAOYSA-N (+/-)-mevalonolactone Natural products CC1(O)CCOC(=O)C1 JYVXNLLUYHCIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- LHOGNQZQKDZOBP-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trichloro-4-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1Cl LHOGNQZQKDZOBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RELMFMZEBKVZJC-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC(Cl)=C1Cl RELMFMZEBKVZJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXDPORRJTJUJIF-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triiodo-4-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(I)C(I)=C1I HXDPORRJTJUJIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RIWAPWDHHMWTRA-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triiodobenzene Chemical compound IC1=CC=CC(I)=C1I RIWAPWDHHMWTRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEBWOGPSYUIOBP-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trifluorobenzene Chemical compound FC1=CC=C(F)C(F)=C1 PEBWOGPSYUIOBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSXFNGRHPAHIQJ-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-triiodobenzene Chemical compound IC1=CC=C(I)C(I)=C1 KSXFNGRHPAHIQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKLGPXYADUOPGA-UHFFFAOYSA-N 1,2,5-trichloro-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(Cl)=CC(Cl)=C1Cl OKLGPXYADUOPGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQWBCGBMUFLFPC-UHFFFAOYSA-N 1,2,5-trifluoro-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(F)=CC(F)=C1F ZQWBCGBMUFLFPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YMZNUPTUGITAHW-UHFFFAOYSA-N 1,2,5-triiodo-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(I)=CC(I)=C1I YMZNUPTUGITAHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWLKCPXYBLCEKC-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloro-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(Cl)=C1Cl GWLKCPXYBLCEKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNEHIDGAPGVZSA-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluoro-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(F)=C1F ZNEHIDGAPGVZSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFLNKRGFZQUABS-UHFFFAOYSA-N 1,2-diiodo-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(I)=C1I PFLNKRGFZQUABS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BBOLNFYSRZVALD-UHFFFAOYSA-N 1,2-diiodobenzene Chemical compound IC1=CC=CC=C1I BBOLNFYSRZVALD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPQOPVIELGIULI-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC(Cl)=C1 ZPQOPVIELGIULI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEMGWPRHOOEKTA-UHFFFAOYSA-N 1,3-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC(F)=C1 UEMGWPRHOOEKTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFPQFQUXAJOWNF-UHFFFAOYSA-N 1,3-diiodobenzene Chemical compound IC1=CC=CC(I)=C1 SFPQFQUXAJOWNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFAKZJUYBOYVKA-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichloro-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(Cl)=CC=C1Cl KFAKZJUYBOYVKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSNVKDGEALPJGC-UHFFFAOYSA-N 1,4-difluoro-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(F)=CC=C1F YSNVKDGEALPJGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUGUFLJIAFISSW-UHFFFAOYSA-N 1,4-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=C(F)C=C1 QUGUFLJIAFISSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOQKIFBSLBFTMS-UHFFFAOYSA-N 1,4-diiodo-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(I)=CC=C1I UOQKIFBSLBFTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFMWZTSOMGDDJU-UHFFFAOYSA-N 1,4-diiodobenzene Chemical compound IC1=CC=C(I)C=C1 LFMWZTSOMGDDJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMZYCBHLNZVROM-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1F MMZYCBHLNZVROM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RINOYHWVBUKAQE-UHFFFAOYSA-N 1-iodo-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1I RINOYHWVBUKAQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUNUTBJJKQIVSY-UHFFFAOYSA-N 2,4-Dichlorotoluene Chemical compound CC1=CC=C(Cl)C=C1Cl FUNUTBJJKQIVSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPXDAIBTYWGBSL-UHFFFAOYSA-N 2,4-difluoro-1-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(F)C=C1F MPXDAIBTYWGBSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCBAXGRWBIRFHY-UHFFFAOYSA-N 2,4-diiodo-1-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(I)C=C1I YCBAXGRWBIRFHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DNMSBVYZDQGYLU-UHFFFAOYSA-N 2-oxo-1,3-dioxolane-4-carbonitrile Chemical compound O=C1OCC(C#N)O1 DNMSBVYZDQGYLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIGQQEOWQNDHJD-UHFFFAOYSA-N 4,4-dichloro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound ClC1(Cl)COC(=O)O1 HIGQQEOWQNDHJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKDNQLPSWHNCFU-UHFFFAOYSA-N 4,5-dibromo-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound BrC1OC(=O)OC1Br RKDNQLPSWHNCFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1F DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KQDOUXAQOUQPQW-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound BrC1COC(=O)O1 KQDOUXAQOUQPQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYOKPDLAMOMTEE-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound ClC1COC(=O)O1 OYOKPDLAMOMTEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPSZQZDENOVTHL-UHFFFAOYSA-N 4-nitro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound [O-][N+](=O)C1COC(=O)O1 GPSZQZDENOVTHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013417 LiN(SO3C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSHXDCVZWHOWCS-UHFFFAOYSA-N N'-hexadecylthiophene-2-carbohydrazide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCNNC(=O)c1cccs1 HSHXDCVZWHOWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JYVXNLLUYHCIIH-ZCFIWIBFSA-N R-mevalonolactone, (-)- Chemical compound C[C@@]1(O)CCOC(=O)C1 JYVXNLLUYHCIIH-ZCFIWIBFSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- YCOXTKKNXUZSKD-UHFFFAOYSA-N as-o-xylenol Natural products CC1=CC=C(O)C=C1C YCOXTKKNXUZSKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021475 bohrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 1
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910021446 cobalt carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+);carbonate Chemical compound [Co+2].[O-]C([O-])=O ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004862 dioxolanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Chemical group CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910021473 hassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- SNHMUERNLJLMHN-UHFFFAOYSA-N iodobenzene Chemical compound IC1=CC=CC=C1 SNHMUERNLJLMHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid Chemical compound CC(C)C(O)=O KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 229910000686 lithium vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006051 mesophase pitch carbide Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229940057061 mevalonolactone Drugs 0.000 description 1
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) carbonate Chemical compound [Ni+2].[O-]C([O-])=O ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- GHZRKQCHJFHJPX-UHFFFAOYSA-N oxacycloundecan-2-one Chemical compound O=C1CCCCCCCCCO1 GHZRKQCHJFHJPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002755 poly(epichlorohydrin) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021481 rutherfordium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021477 seaborgium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical class O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표현된 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
LiaNixCoyMezM1 kO2-pTp
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.7 ≤ x ≤ 0.93, 0.01 ≤ y ≤ 0.3, 0.01 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ k ≤ 0.005, x + y + z + k =1, 0 ≤ p ≤ 0.005이고, k와 p가 동시에 0은 아니며,
Me는 Mn 또는 Al이고,
M1은 Mg, Ba, B, La, Y, Ti, Zr, Mn, Si, V, P, Mo 또는 W이고,
T는 F임.)
[화학식 1]
LiaNixCoyMezM1 kO2-pTp
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.7 ≤ x ≤ 0.93, 0.01 ≤ y ≤ 0.3, 0.01 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ k ≤ 0.005, x + y + z + k =1, 0 ≤ p ≤ 0.005이고, k와 p가 동시에 0은 아니며,
Me는 Mn 또는 Al이고,
M1은 Mg, Ba, B, La, Y, Ti, Zr, Mn, Si, V, P, Mo 또는 W이고,
T는 F임.)
Description
리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
휴대 전화, 노트북, 스마트폰 등의 이동 정보 단말기의 구동 전원으로는 리튬 이차 전지가 주로 사용되고 있다.
상기 리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 전해질으로 구성된다. 이때, 양극의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1 - xCoxO2(0 < x < 1)등과 같이 리튬 이온의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물이 주로 사용된다.
음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 주로 사용될 수 있다.
최근 이동 정보 단말기의 소형화 및 경량화가 급격히 진전되어, 그 구동 전원인 리튬 이차 전지의 보다 고용량화가 요구되고 있다. 또한, 리튬 이차 전지를 하이브리드 자동차나 전지 자동차의 구동용 전원 또는 전력 저장용 전원으로 사용하기 위하여, 고율 특성이 양호하며 급속 충방전이 가능하고 우수한 사이클 특성을 갖는 전지 개발에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.
일 구현예는 고용량 및 우수한 사이클 수명 특성을 나타내는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.
다른 일 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 하기 화학식 1로 표현된 화합물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.
[화학식 1]
LiaNixCoyMezM1 kO2-pTp
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.7 ≤ x ≤ 0.93, 0.01 ≤ y ≤ 0.3, 0.01 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ k ≤ 0.005, x + y + z = k =1, 0 ≤ p ≤ 0.005 이고, k와 p가 동시에 0은 아니며,
Me는 Mn 또는 Al이고,
M1은 Mg, Ba, B, La, Y, Ti, Zr, Mn, Si, V, P, Mo 또는 W이고,
T는 F임)
상기 화학식 1에서, 0.8 ≤ x ≤ 0.9일 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 M1은 Mg, Ti, B, V 또는 F일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물에서, p가 0이면, k는 0.001 ≤ k ≤ 0.005이며, k가 0이면, p는 0.002 ≤ p ≤ 0.005 일 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 M1은 Mg이고, 0.002 ≤ k ≤ 0.005일 수 있고, 상기 화학식 1에서, 상기 M1은 B이고, 0.002 ≤ k ≤ 0.003일 수 있다. 또한, 상기 M1은 Ti이고, 0.001 ≤ k ≤ 0.005일 수 있고, 상기 M1은 V이고, 0.002 ≤ k ≤ 0.003일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 용량이 우수하고, 사이클 수명 특성이 우수한 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 실험예 1 내지 8에 따른 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 3은 실시예 1 내지 3, 참고예 1과, 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 4는 실시예 1 내지 3, 참고예 1과, 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 실시예 6 내지 9와, 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 실시예 6 내지 9와, 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 10 내지 11과, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 10 내지 11과, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 12 내지 14와, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 12는 실시예 12 내지 14와, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 2는 실험예 1 내지 8에 따른 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 3은 실시예 1 내지 3, 참고예 1과, 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 4는 실시예 1 내지 3, 참고예 1과, 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 실시예 6 내지 9와, 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 실시예 6 내지 9와, 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 10 내지 11과, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 10 내지 11과, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 12 내지 14와, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지의 방전 용량 결과를 나타낸 그래프.
도 12는 실시예 12 내지 14와, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지의 상온 사이클 수명 특성 결과를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표현된 화합물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.
[화학식 1]
LiaNixCoyMezM1 kO2-pTp
상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.7 ≤ x ≤ 0.93, 0.01 ≤ y ≤ 0.3, 0.01 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ k ≤ 0.005, x + y + z + k =1, 0 ≤ p ≤ 0.005이고, k와 p가 동시에 0은 아니며,
Me는 Mn 또는 Al이다.
상기 양극 활물질은 니켈 함량이 높은 즉, x가 0.7 내지 0.93인 양극 활물질이다. 특히, 상기 화학식 1에서, 0.8 ≤ x ≤ 0.9일 수 있다.
이러한 니켈 함량이 높은, 즉 x가 0.7 내지 0.93인 상기 화학식 1의 화합물은 고용량을 나타내는 화합물이다. 즉, x가 0.7 미만인, 니켈 함량이 낮은 화합물에 비하여 매우 높은 용량을 나타내는 화합물이다.
또한, 상기 화학식 1에서, M1은 화학식 1의 양극 활물질을 구성하는 주요 요소인 Ni, Co 또는 Me의 일부를 치환하는 도핑 원소(doping element)로서, 그 예로 Mg, Ba, B, La, Y, Ti, Zr, Mn, Si, V, P, Mo 또는 W일 수 있다. 또한, 일 구현예에 따르면, 상기 M1은 Mg, Ti, B 또는 V일 수 있다. 아울러, T는 화학식 1의 양극 활물질 중 산소의 일부를 치환하는 도핑 원소로서, 그 예로 F일 수 있다.
니켈 함량이 높은 양극 활물질에서, M1 또는 T를 더욱 포함하는 경우, 특히 0.0.001 ≤ k ≤ 0.005, 0.002 ≤ p ≤ 0.005의 함량으로 포함하는 경우에는 고용량을 나타낼 수 있으며, 사이클 수명 특성, 예를 들어 상온 사이클 수명 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물에서, p가 0이면, k는 0.001 ≤ k ≤ 0.005이며, k가 0이면, p는 0.002 ≤ p ≤0.005일 수 있다.
도핑 원소인 M1의 종류에 따라, 그 함량을 조절하는 것이, 용량 및 사이클 수명 특성을 개선하는 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있다. 그 일 예로, 상기 화학식 1에서, 상기 M1이 Mg이면, 0.002 ≤ k ≤ 0.005일 수 있고, 상기 M1이 B이면, 0.002 ≤ k ≤ 0.003일 수 있다. 또한, 상기 M1이 Ti이면, 0.001 ≤ k ≤ 0.005일 수 있고, 상기 M1이 V이면, 0.002 ≤ k ≤ 0.003일 수 있다. 또한 상기 화학식 1의 화합물에서 도핑 원소가 T인 경우, 0.002 ≤ p ≤ 0.005일 수 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 양극 활물질은 당해 분야에 널리 알려진 일반적인 양극 활물질 제조 공정으로 제조될 수 있으며, 이에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
리튬 함유 화합물, 니켈 함유 화합물, 코발트 함유 화합물 및 Me 함유 화합물을 혼합하고, 또한 M1 함유 화합물 또는 T 함유 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조한다.
상기 리튬 함유 화합물은 리튬 아세테이트, 리튬 나이트레이트, 리튬 하이드록사이드, 리튬 카보네이트, 리튬 아세테이트, 이들의 수화물, 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 니켈 함유 화합물은 니켈 나이트레이트, 니켈 하이드록사이드, 니켈 카보네이트, 니켈 아세테이트, 니켈 설페이트, 이들의 수화물, 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 또한, 상기 코발트 함유 화합물은 코발트 나이트레이트, 코발트 하이드록사이드, 코발트 카보네이트, 코발트 아세테이트, 코발트 설페이트, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 Me 함유 화합물은 Me 함유 나이트레이트, Me 함유 하이드록사이드, Me 함유 카보네이트, Me 함유 아세테이트, Me 함유 설페이트, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 M1 함유 화합물로는 M1 함유 나이트레이트, M1 함유 하이드록사이드, M1 함유 카보네이트, M1 함유 아세테이트, M1 함유 설페이트, M1 함유 옥사이드, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 T 함유 화합물로는 T 함유 나이트레이트, T 함유 하이드록사이드, T 함유 카보네이트, T 함유 아세테이트, T 함유 설페이트, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 리튬 함유 화합물, 상기 니켈 함유 화합물, 상기 코발트 함유 화합물, 상기 Me 함유 화합물, 상기 M1 함유 화합물 및 상기 T 함유 화합물의 혼합비는 상기 화학식 1의 화합물이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있다.
상기 혼합물을 열처리하여 양극 활물질을 제조한다. 이 열처리 공정은 700℃ 내지 1000℃에서 실시할 수 있으며, 이때 열처리 시간은 3시간 내지 20시간일 수 있다. 또한, 상기 열처리 공정은 산소(O2) 분위기, 대기 (air) 분위기 하에서 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
상기 양극은 양극 활물질 층, 이 양극 활물질을 지지하는 전류 집전체를 포함한다. 상기 양극 활물질 층에서, 상기 양극 활물질의 함량은 양극 활물질 층 전체 중량에 대하여 90 중량% 내지 98 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극 활물질층은 바인더 및 도전재를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 상기 바인더 및 도전재의 함량은 양극 활물질 층 전체 중량에 대하여 각각 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 바인더의 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 들 수 있다.
상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 음극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체 위에 형성된 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 층을 포함한다.
상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 포함한다.
상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.
상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.
상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, Si-C 복합체, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.
상기 음극 활물질 층에서 음극 활물질의 함량은 음극 활물질 층 전체 중량에 대하여 95 중량% 내지 99 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 음극 활물질 층은 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다. 상기 음극 활물질 층에서 바인더의 함량은 음극 활물질 층 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 또한 도전재를 더욱 포함하는 경우에는 음극 활물질을 90 중량% 내지 98 중량%, 바인더를 1 중량% 내지 5 중량%, 도전재를 1 중량% 내지 5 중량% 사용할 수 있다.
상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수용성 바인더, 수용성 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 비수용성 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 수용성 바인더로는 고무계 바인더 또는 고분자 수지 바인더를 들 수 있다. 상기 고무계 바인더는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버(SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 고분자 수지 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌공중합체, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에피크로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스틸렌, 에틸렌프로필렌디엔공중합체, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 페놀수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜으로 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 음극 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 증점제로 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 음극 활물질 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 전해질은 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함한다.
상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.
상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다.
상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 데카놀라이드(decanolide), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다.
상기 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.
또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우, 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
상기 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.
상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 2의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)
상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.
상기 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 하기 화학식 3의 에틸렌계 카보네이트계 화합물을 수명 향상 첨가제로 더욱 포함할 수도 있다.
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서, R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R7 및 R8 중 적어도 하나는 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되나, 단 R7 및 R8이 모두 수소는 아니다.)
상기 에틸렌계 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다.
상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수이며, 예를 들면 1 내지 20의 정수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate: LiBOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.
리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수도 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 1에 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도를 나타내었다. 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 각형인 것을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 원통형, 파우치형 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(10)과 음극(20) 사이에 세퍼레이터(30)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(40)와, 상기 전극 조립체(40)가 내장되는 케이스(50)를 포함할 수 있다. 상기 양극(10), 상기 음극(20) 및 상기 세퍼레이터(30)는 전해액(미도시)에 함침되어 있을 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실험예 1)
리튬 카보네이트, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 망간 설페이트를 혼합하여 Li : Ni : Co : Mn가 1 : 0.5 : 0.2 : 0.3 몰비가 되도록 혼합하였다.
상기 혼합물을 740℃ 및 산소(O2) 분위기 하에서 20 시간 동안 열처리하여, LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 양극 활물질을 제조하였다.
제조된 양극 활물질 94 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 3 중량% 및 케첸 블랙 도전재 3 중량%를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하였다. 이 양극 활물질 조성물을 Al 전류 집전체에 도포하여, 양극을 제조하였다.
(실험예 2)
리튬 카보네이트, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 망간 설페이트를, Li : Ni : Co : Mn가 1 : 0.6 : 0.2 : 0.2 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 3)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 망간 설페이트를, Li : Ni : Co : Mn가 1 : 0.7 : 0.15 : 0.15 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.7Co0.15Al0.15O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 4)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 알루미늄 설페이트를, Li : Ni : Co : Al 가 1 : 0.8 : 0.15 : 0.05 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 5)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 알루미늄 설페이트를, Li : Ni : Co : Al 가 1 : 0.82 : 0.15 : 0.03 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.82Co0.15Al0.03O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 6)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 알루미늄 설페이트를, Li : Ni : Co : Al가 1 : 0.85 : 0.135 : 0.015 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0 . 85Co0 . 135Al0 . 015O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 7)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 알루미늄 설페이트를, Li : Ni : Co : Al가 1 : 0.9 : 0.09 : 0.01 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.9Co0.09Al0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실험예 8)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트 및 알루미늄 설페이트를, Li : Ni : Co : Al가 1 : 0.92 : 0.07 : 0.01 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.92Co0.07Al0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실험예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실험예 1 내지 8에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 방전 용량을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 니켈 함량이 증가할수록 용량이 증가함을 알 수 있으며, 특히 LiaNixCoyMnzO2 화합물에서 x값이 0.7 이상(도 2에서 70% 이상)인 경우, 특히 180mAh/g 이상의 고용량을 나타냄을 알 수 있다.
(실시예 1)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를, Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.848 : 0.135 : 0.015 : 0.002 몰비가 되도록 혼합하였다.
상기 혼합물을 740℃ 및 산소(O2) 분위기 하에서 20 시간 동안 열처리하여, LiNi0.848Co0.135Al0.015Mg0.002O2 양극 활물질을 제조하였다.
제조된 양극 활물질 94 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 3 중량% 및 케첸 블랙 도전재 3 중량%를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하였다. 이 양극 활물질 조성물을 Al 전류 집전체에 도포하여, 양극을 제조하였다.
(실시예 2)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.847 : 0.135 : 0.015 : 0.003 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.847Co0.135Al0.015Mg0.003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 3)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.845 : 0.135 : 0.015 : 0.005 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Al0.015Mg0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 1)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.849 : 0.135 : 0.015 : 0.001 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Al0.015Mg0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 1)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.843 : 0.135 : 0.015 : 0.007 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Al0.015Mg0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 2)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 알루미늄 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Al : Mg가 1 : 0.84 : 0.135 : 0.015 : 0.01 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.84Co0.135Al0.015Mg0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 4)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.848Co0.135Al0.015B0.002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 5)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 847Co0 . 135Al0 . 015B0 . 003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 2)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Al0.015B0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 3)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Al0.015B0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 3)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Al0.015B0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 4)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 84Co0 . 135Al0 . 015B0 . 01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5, 참고예 1 내지 3 및 상기 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 1 내지 3, 참고예 1과 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 1에, 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
아울러, 실시예 1 내지 3, 참고예 1과, 비교예 1 내지 2의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 방전 용량 결과를 도 3에, 상온 사이클 수명 특성 결과를 도 4에 나타내고, 실시예 4 내지 5, 참고예 2 및 3과, 비교예 3 내지 4의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 방전 용량 결과를 도 5에, 상온 사이클 수명 특성 결과를 도 6에 나타내었다.
하기 표 1에서, Mg 몰% 및 하기 표 2에서 B 몰%는 화학식 1에서 k값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 1에서, 0.1을 화학식 1의 k값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 Mg 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 1 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 1 | 0.2 | 202 | 87 |
| 실시예 2 | 0.3 | 201 | 88 |
| 실시예 3 | 0.5 | 200 | 87 |
| 비교예 1 | 0.7 | 199 | 86 |
| 비교예 2 | 1 | 198 | 84 |
| 양극 활물질에서 B 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 2 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 4 | 0.2 | 202 | 87 |
| 실시예 5 | 0.3 | 201 | 87 |
| 참고예 3 | 0.5 | 200 | 84 |
| 비교예 3 | 0.7 | 199 | 84 |
| 비교예 4 | 1 | 198 | 84 |
상기 표 1, 도 3 및 도 4에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 Mg의 함량이 0.2 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 3의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, Mg 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 1 및 상기 범위보다 큰 비교예 1 및 2의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
아울러, 상기 표 2 및 도 5와 도 6에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 B의 함량이 0.2 몰% 내지 0.3 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 4와 5의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, B의 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 2, 상기 범위보다 큰 참고예 3과, 비교예 3 및 4 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
(실시예 6)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Al0.015Ti0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 7)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.848Co0.135Al0.015Ti0.002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 8)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 847Co0 . 135Al0 . 015Ti0 . 003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 9)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Al0.015Ti0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 5)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.8435Co0.135Al0.015Ti0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 6)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 84Co0 . 135Al0 . 015Ti0 . 01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 4)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Al0.015V0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 10)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.848Co0.135Al0.015V0.002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 11)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 847Co0 . 135Al0 .015V0. 003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 5)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Al0.015V0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 7)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Al0.015V0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 8)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0.84Co0.135Al0.015V0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 6 내지 11, 참고예 4 내지 5 및 상기 비교예 5 내지 8에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 6 내지 9 및 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 3에, 실시예 10 내지 11, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
아울러, 실시예 6 내지 9와, 비교예 5 내지 6의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 방전 용량 결과를 도 7에, 상온 사이클 수명 특성 결과를 도 8에 나타내고, 실시예 10 내지 11, 참고예 4 및 5와, 비교예 7 내지 8의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 방전 용량 결과를 도 9에, 상온 사이클 수명 특성 결과를 도 10에 나타내었다. 하기 표 3에서, Ti 몰% 및 하기 표 4에서 V 몰%는 화학식 1에서 k값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 3에서, 0.1을 화학식 1의 k값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 Ti 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 실시예 6 | 0.1 | 202 | 85 |
| 실시예 7 | 0.2 | 202 | 86 |
| 실시예 8 | 0.3 | 203 | 87 |
| 실시예 9 | 0.5 | 203 | 85 |
| 비교예 5 | 0.7 | 202 | 84 |
| 비교예 6 | 1 | 200 | 83 |
| 양극 활물질에서 V 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 4 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 10 | 0.2 | 201 | 86 |
| 실시예 11 | 0.3 | 200 | 85 |
| 참고예 5 | 0.5 | 199 | 84 |
| 비교예 7 | 0.7 | 198 | 84 |
| 비교예 8 | 1 | 198 | 84 |
상기 표 3, 도 7 및 도 8에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 Ti의 함량이 0.1 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 6 내지 9의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, Ti 함량이 상기 범위보다 큰 비교예 5 및 6의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
아울러, 상기 표 4 및 도 9와 도 10에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 V의 함량이 0.2 몰% 내지 0.3 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 10과 11의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, V의 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 4, 상기 범위보다 큰 참고예 5와, 비교예 7 및 8 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
(참고예 6)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Al0.015O1.999F0.001 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 12)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Al0.015O1.998F0.002 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 13)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2과 동일하게 실시하여, LiNi0 . 85Co0 . 135Al0 . 015O1 .997F0.003 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 14)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Al0.015O1.995F0.005 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 9)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Al0.015O1.993F0.007 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 10)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 2와 동일하게 실시하여, LiNi0. 85Co0 . 135Al0 . 015O1 .99F0.01 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 12 내지 14, 참고예 6 및 상기 비교예 9 내지 10에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 12 내지 14, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 아울러, 실시예 12 내지 14와, 참고예 6 및 비교예 9 내지 10의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 방전 용량 결과를 도 11에, 상온 사이클 수명 특성 결과를 도 12에 나타내었다. 하기 표 5에서, F 몰%는 화학식 1에서 p값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 5에서, 0.1을 화학식 1의 p값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 F 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 6 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 12 | 0.2 | 201 | 85 |
| 실시예 13 | 0.3 | 201 | 86 |
| 실시예 14 | 0.5 | 200 | 86 |
| 비교예 9 | 0.7 | 198 | 84 |
| 비교예 10 | 1 | 196 | 84 |
상기 표 5, 도 11 및 도 12에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 F의 함량이 0.2 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 12 내지 14의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, F 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 5과, 상기 범위보다 큰 비교예 9 및 10의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
(실시예 15)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를, Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.848 : 0.135 : 0.015 : 0.002 몰비가 되도록 혼합하였다.
상기 혼합물을 740℃ 및 산소(O2) 분위기 하에서 20 시간 동안 열처리하여, LiNi0.848Co0.135Mn0.015Mg0.002O2 양극 활물질을 제조하였다.
제조된 양극 활물질 94 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 3 중량% 및 케첸 블랙 도전재 3 중량%를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하였다. 이 양극 활물질 조성물을 Al 전류 집전체에 도포하여, 양극을 제조하였다.
(실시예 16)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.847 : 0.135 : 0.015 : 0.003 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.847Co0.135Mn0.015Mg0.003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 17)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.845 : 0.135 : 0.015 : 0.005 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Mn0.015Mg0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 7)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.849 : 0.135 : 0.015 : 0.001 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Mn0.015Mg0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 11)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.843 : 0.135 : 0.015 : 0.007 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Mn0.015Mg0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 12)
리튬 하이드록사이드, 니켈 설페이트, 코발트 설페이트, 망간 설페이트 및 MgCO3를 Li : Ni : Co : Mn : Mg가 1 : 0.84 : 0.135 : 0.015 : 0.01 몰비가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, LiNi0.84Co0.135Mn0.015Mg0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 18)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 15와 동일하게 실시하여, LiNi0.848Co0.135Mn0.015B0.002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 19)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일하게 실시하여, LiNi0.847Co0.135Mn0.015B0.003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 8)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 7과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Mn0.015B0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 9)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 17과 동일하게 실시하여, LiNi0 . 845Co0 . 135Mn0 . 015B0 . 005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 13)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 11과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Mn0.015B0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 14)
MgCO3 대신에 B2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 12와 동일하게 실시하여, LiNi0.84Co0.135Mn0.015B0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 15 내지 19, 참고예 7 내지 9 및 상기 비교예 11 내지 14에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 15 내지 17, 참고예 7과 비교예 11 내지 12의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 6에, 실시예 18 내지 19, 참고예 8 및 9와, 비교예 13 내지 14의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 하기 표 6에서, Mg 몰% 및 하기 표 7에서 B 몰%는 화학식 1에서 k값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 6에서, 0.1을 화학식 1의 k값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 Mg 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 7 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 15 | 0.2 | 202 | 87 |
| 실시예 16 | 0.3 | 201 | 87 |
| 실시예 17 | 0.5 | 200 | 87 |
| 비교예 11 | 0.7 | 199 | 86 |
| 비교예 12 | 1 | 198 | 84 |
| 양극 활물질에서 B 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 8 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 18 | 0.2 | 202 | 87 |
| 실시예 19 | 0.3 | 201 | 88 |
| 참고예 9 | 0.5 | 200 | 84 |
| 비교예 13 | 0.7 | 199 | 84 |
| 비교예 14 | 1 | 198 | 84 |
상기 표 6에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 Mg의 함량이 0.2 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 15 내지 17의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, Mg 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 7 및 상기 범위보다 큰 비교예 11 및 12의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
아울러, 상기 표 7에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 B의 함량이 0.2 몰% 내지 0.3 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 18과 19의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, B의 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 8, 상기 범위보다 큰 참고예 9와, 비교예 13 및 14의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
(실시예 20)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 7과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Mn0.015Ti0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 21)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 15와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 848Co0 . 135Mn0 . 015Ti0 . 002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 22)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일하게 실시하여, LiNi0.847Co0.135Mn0.015Ti0.003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 23)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 17과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Mn0.015Ti0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 15)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 11과 동일하게 실시하여, LiNi0 . 843Co0 . 135Mn0 . 015Ti0 . 007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 16)
MgCO3 대신에 TiO2를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 12와 동일하게 실시하여, LiNi0.84Co0.135Mn0.015Ti0.01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 10)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 7과 동일하게 실시하여, LiNi0.849Co0.135Mn0.015V0.001O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 24)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 15와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 848Co0 . 135Mn0 .015V0. 002O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 25)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일하게 실시하여, LiNi0.847Co0.135Mn0.015V0.003O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(참고예 11)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 17과 동일하게 실시하여, LiNi0.845Co0.135Mn0.015V0.005O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 17)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 11과 동일하게 실시하여, LiNi0.843Co0.135Mn0.015V0.007O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 18)
MgCO3 대신에 V2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 12와 동일하게 실시하여, LiNi0 . 84Co0 . 135AlMn0 .015V0. 01O2 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 20 내지 25, 참고예 10 내지 11 및 상기 비교예 15 내지 18에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 20 내지 23 및 비교예 15 내지 16의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 8에, 실시예 24 내지 25, 참고예 10 및 11과, 비교예 17 내지 18의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 9에 나타내었다. 하기 표 8에서, Ti 몰% 및 하기 표 9에서 V 몰%는 화학식 1에서 k값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 8에서, 0.1을 화학식 1의 k값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 Ti 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 실시예 20 | 0.1 | 202 | 85 |
| 실시예 21 | 0.2 | 202 | 86 |
| 실시예 22 | 0.3 | 202 | 87 |
| 실시예 23 | 0.5 | 202 | 86 |
| 비교예 15 | 0.7 | 201 | 84 |
| 비교예 16 | 1.0 | 200 | 83 |
| 양극 활물질에서 V 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 10 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 24 | 0.2 | 201 | 87 |
| 실시예 25 | 0.3 | 200 | 86 |
| 참고예 10 | 0.5 | 199 | 84 |
| 비교예 11 | 0.7 | 198 | 84 |
| 비교예 8 | 1 | 198 | 84 |
상기 표 8에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 Ti의 함량이 0.1 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 20 내지 23의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, Ti 함량이 상기 범위보다 큰 비교예 15 및 16의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
아울러, 상기 표 9에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 V의 함량이 0.2 몰% 내지 0.3 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 24와 25의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, V의 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 10, 상기 범위보다 큰 참고예 11과, 비교예 17 및 18의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
(참고예 12)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 참고예 7과 동일하게 실시하여, LiNi0 . 85Co0 . 135Mn0 . 015O1 .999F0.001 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.Ti0 . 2O2 양극 활물질을 제조하였다.
(실시예 26)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 15와 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Mn0.015O1.998F0.002 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 27)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Mn0.015O1.997F0.003 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(실시예 28)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 17과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Mn0.015O1.995F0.005 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 19)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 11과 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Mn0.015O1.993F0.007 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
(비교예 20)
MgCO3 대신에 FNO3를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 12와 동일하게 실시하여, LiNi0.85Co0.135Mn0.015O1.99F0.01 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 이용하여 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.
상기 실시예 26 내지 28, 참고예 12 및 상기 비교예 19 내지 20에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 이용하여 통상의 방법으로 코인 형태 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.
제조된 반쪽 전지를 25℃에서, 3.0V 내지 4.3V 범위 내에 0.2C로 충방전을 50회 실시하여, 방전 용량을 측정하였다. 또한, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량 비율을 계산하여 용량 유지율을 구하고, 이를 사이클 수명으로 하였다.
얻어진 결과 중, 실시예 26 내지 28, 참고예 12 및 비교예 19 내지 20의 양극을 이용한 반쪽 전지에 대한 결과를 하기 표 10에 나타내었다. 하기 표 10에서, F 몰%는 화학식 1에서 p값의 퍼센트값이다. 예를 들어, 하기 표 10에서, 0.1을 화학식 1의 p값으로 표현하면, 0.001이다.
| 양극 활물질에서 F 몰% | 방전 용량(mAh/g) | 상온 사이클 수명(%) | |
| 참고예 12 | 0.1 | 202 | 84 |
| 실시예 26 | 0.2 | 201 | 86 |
| 실시예 27 | 0.3 | 201 | 87 |
| 실시예 28 | 0.5 | 200 | 86 |
| 비교예 19 | 0.7 | 198 | 84 |
| 비교예 20 | 1.0 | 196 | 84 |
상기 표 10에 나타낸 것과 같이, 도핑 원소인 F의 함량이 0.2 몰% 내지 0.5 몰%인 양극 활물질을 사용한 실시예 26 내지 28의 양극을 이용한 반쪽 전지는 200mAh/g 이상의 방전 용량 및 85% 이상의 사이클 수명 특성을 나타내는 반면, F 함량이 상기 범위보다 작은 참고예 12와, 상기 범위보다 큰 비교예 19 및 20의 경우는 용량 및 사이클 수명 특성이 열화된 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
Claims (10)
- 하기 화학식 1로 표현된 화합물을 포함하는
리튬 이차 전지용 양극 활물질.
[화학식 1]
LiaNixCoyMezM1 kO2-pTp
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.7 ≤ x ≤ 0.93, 0.01 ≤ y ≤ 0.3, 0.01 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ k ≤ 0.005, x + y + z + k =1, 0 ≤ p ≤ 0.005이고, k와 p가 동시에 0은 아니며,
Me는 Mn 또는 Al이고,
M1은 Mg, B 또는 V이고,
T는 F이고,
상기 M1이 Mg이면, 0.002 ≤ k ≤ 0.005이고,
상기 M1이 B 또는 V이면, 0.002 ≤ k ≤ 0.003이고,
상기 k가 0이면, 0.002 ≤ p ≤ 0.005임.) - 제1항에 있어서,
0.8 ≤ x ≤ 0.9인 리튬 이차 전지용 양극 활물질. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 양극 활물질을 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160046348A KR102665406B1 (ko) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160046348A KR102665406B1 (ko) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170118489A KR20170118489A (ko) | 2017-10-25 |
| KR102665406B1 true KR102665406B1 (ko) | 2024-05-09 |
Family
ID=60299767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160046348A KR102665406B1 (ko) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102665406B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116364933B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-04 | 中创新航科技集团股份有限公司 | 一种正极活性材料及应用其的正极片、电池 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW363940B (en) * | 1996-08-12 | 1999-07-11 | Toda Kogyo Corp | A lithium-nickle-cobalt compound oxide, process thereof and anode active substance for storage battery |
| JP4807467B1 (ja) * | 2010-07-23 | 2011-11-02 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法および非水系電解質二次電池 |
| JP5894388B2 (ja) * | 2011-07-26 | 2016-03-30 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質、その製造方法及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
| KR101443359B1 (ko) * | 2012-07-20 | 2014-09-23 | 주식회사 포스코이에스엠 | 니켈 함량이 높은 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 니켈 함량이 높은 리튬-니켈-코발트-망간계 복합 산화물, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| KR101567039B1 (ko) * | 2012-12-13 | 2015-11-10 | 주식회사 에코프로 | 리튬 이차 전지용 양극활물질의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 리튬 이차 전지용 양극활물질 |
| EP3065207B1 (en) * | 2013-10-29 | 2017-08-30 | LG Chem, Ltd. | Manufacturing method of cathode active material, and cathode active material for lithium secondary battery manufactured thereby |
| KR101601917B1 (ko) * | 2014-02-11 | 2016-03-09 | 울산과학기술원 | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이들의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
-
2016
- 2016-04-15 KR KR1020160046348A patent/KR102665406B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170118489A (ko) | 2017-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20180007618A (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20200235378A1 (en) | Positive active material | |
| KR102108283B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN110504420B (zh) | 负极活性物质和包括其的可再充电锂电池 | |
| KR102358675B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법 | |
| KR20170134049A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US10784499B2 (en) | Positive active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same | |
| KR20180027260A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR102114229B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR102164006B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 전지모듈 | |
| KR102665407B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20190085356A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20120047029A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20180014962A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20220352502A1 (en) | Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same | |
| KR102338842B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR102628435B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR102665406B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN113851611A (zh) | 用于可再充电锂电池的负电极和包括其的可再充电锂电池 | |
| KR102229622B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20190027739A1 (en) | Positive active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same | |
| KR102258083B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20240077481A (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR102182359B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20240048871A (ko) | 표면 개질된 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |